Исследователи утверждают, что когда стало известно о вывозе из Лавры мощей Сергия Радонежского, то по благословению патриарха Тихона в конце марта 1920 г. Ю.А. Олсуфьев вместе с Павлом Александровичем Флоренским (1882–1937 гг.) тайно от всех «сокрыли честную главу Преподобного», которая долгое время хранилась в семье Олсуфьевых. В 1925 г. Ю.А. Олсуфьев был обвинён в «контрреволюционной деятельности в целях свержения Советской власти»; два месяца (до 19 марта) находился в Бутырской тюрьме, но был освобождён. Весной 1928 г. (после издания книги Ю.А. Олсуфьева и П.А. Флоренского «Амвросий, троицкий резчик XV века») началась травля сотрудников музея; 16 июня Ю.А. Олсуфьев обратился за помощью к Екатерине Павловне Пешковой, указывая: «В №3 журнала „Безбожник“ и в № 85 „Комсомольской правды“ были помещены … компрометирующие меня, как советского служащего, сведения: что будто я „пристроился“ в Сергиевском музее, что я „церковный деятель“, что я Иоанниковского подворья и бывшия член Церковного Собора… в одной из газетных статей утверждалось, что и я в числе других лиц принадлежу к черносотенству». После предупреждения о предстоящем аресте он уехал в Москву и работал в московских государственных реставрационных мастерских, а с 1934 г., после закрытия мастерских, возглавил секцию реставрации древнерусской живописи в Третьяковской галерее. В 1935–1936 гг. в журнале «Советский музей» была напечатана его работа «Вопросы форм древнерусской живописи». Семья проживала под Москвой, часто меняя место жительства. Перед арестом проживал по адресу: Люберцы, пос. Михельсон, 3-й Полевой проезд, д. 3. По словам потомка русских эмигрантов князя Ивана Шаховского, именно Юрий Олсуфьев, работая в мастерской Игоря Эммануиловича Грабаря (1871–1960 гг.) вместо поступившего приказа уничтожить помог сохранить надвратные иконы кремлёвских башен. В ночь с 23 на 24 января 1938 г. был арестован, а 7 марта осуждён тройкой при НКВД по Московской области за «распространение антисоветских слухов». Расстрелян 14 марта 1938 г. на Бутовском полигоне.